گردآوری و ترجمه: نسترن شفوی مقدم

انرژی الکتریکی مورد استفاده در بخش ساختمان از دلایل اصلی تولید گازهای گلخانه ای ست؛ به همین سبب استفاده از نور روز از اصول مهم معماری پایدار به شمار می رود.

ساختمان ها مصرف کنندگان بزرگ انرژی محسوب می شوند؛ به طوری که 40% از کل مصرف انرژی و 70% از مصرف انرژی الکتریکی مربوط به بخش ساختمان است. بیشترین مصرف انرژی در ساختمان ها، به بخش های روشنایی، گرمایش و سرمایش فضا و همچنین تامین آبگرم مربوط می شود. نگاره های 1 و 2 نحوه ی توزیع مصرف را در ساختمان های تجاری و مسکونی در ایالات متحده ی آمریکا (2010) نشان می دهند. مشاهده می شود که به ترتیب 20% و 10% از انرژی کل در این ساختمان ها، در بخش روشنایی مصنوعی مصرف شده است. (Hampton, Okpala, Perez-Reyes, Roycroft, & Sowards, 2017). یادآور می شود که تنها یک یا دو درصد صرفه جویی در  این بخش، در مقیاس بزرگ بسیار کارآمد و قابل ملاحظه خواهد بود.

 نور روز و بار روشنایی

یکی از فواید بی شمار استفاده نور روز برای روشنایی فضا، کاهش مصرف انرژی مورد نیاز برای روشنایی مصنوعی است. استفاده از نور روز از طریق کاهش روشنایی لامپ ها (به کمک دیمر) و یا خاموش کردن لامپ هایی که به دلیل دریافت نور طبیعی دیگر نیازی به آن ها نیست، موجب کاهش مصرف انرژی می شود. تحقیقات انجام گرفته در ساختمان های اداری میزان این صرفه جویی را بین 20% تا 60% گزارش کرده اند (Galasiu, Newsham, Suvagau, & Sander, 2007) که البته مقدار آن بسته به نوع سیستم کنترل روشنایی مورد استفاده، میزان ورود نور طبیعی به فضا در ساعات اشغال و همچنین نوع کاربری فضا متفاوت است. در صورتی که روشنایی مصنوعی فضا به سیستم کنترل مجهز نباشد، کاربران عموما در هنگام ورود به فضا لامپ ها را روشن می کنند. در فضاهای اداری علل روشن و خاموش کردن لامپ ها توسط کاربران به طور دقیق مشخص نیست. این موضوع در فضاهای مسکونی با ابهامات بیشتری همراه است چرا که در این گونه فضاها نیاز به روشنایی کاملا مطابق با نیاز و میل کاربر است. بنابراین تخمین میزان صرفه جویی انرژی در ساختمان های مسکونی نیازمند داشتن اطلاعات راجع به نحوه ی استفاده از فضا و الگوریتم روشن و خاموش کردن لامپ ها توسط کاربران¹ است (Andersen, et al., 2014). در سال 2012، طی پژوهشی، پتانسیل صرفه جویی انرژی در خانه ای مسکونی در 8 شهر اروپایی مختلف برای دو حالت: 1) دارای نورگیر سقفی و 2) بدون نورگیر سقفی بررسی شد. طبق نتایج، افزایش نور طبیعی ورودی به فضا نیاز به انرژی الکتریکی را بین 16% تا 20% بسته به موقعیت جغرافیایی کاهش می دهد (Mardaljevic, 2013).

نمونه های موردی که از نور روز برای روشنایی فضاها از دیوار های شیشه ای استفاده کرده بودند، مقدار این این صرفه جویی را تا 52% گزارش کرده اند (Leslie, 2003). البته این نکته نیز باید مورد توجه قرار گیرد که فناوری های جدید به کار رفته در تولید لامپ های پر بازده امروزی و همچنین استفاده از سنسورهای حضور کاربر² (که با خارج شدن کاربر از فضا، لامپ ها را خاموش می کند)، موجب کاهش پتانسیل صرفه جویی انرژی در بخش روشنایی در مقایسه با زمان های گذشته شده است. با این وجود، به سبب آنکه بیشترین نور روز در دسترس عموما همزمان با اوج نیاز به برق در بعد از ظهر روزهای آفتابی اتفاق می افتد، استفاده از نور روز می تواند به مدیریت مصرف در زمان های پیک وکاهش هزینه مصارف در زمان اوج بار از طریق حذف اضافه پرداختی ها کمک کند (Leslie, 2003).

نور روز و بارهای گرمایش و سرمایش

 استفاده از نور روز عموما موجب کاهش انرژی مصرفی دستگاه های تهویه مطبوع نیز می شود چرا که بار گرمایی ناشی از روشنایی مصنوعی در فضای داخلی کاهش می یابد و (بدین معنی که سیستم های خنک کننده با صرف انرژی کمتری می توانند دمای فضا را به محدوده ی آسایش برسانند). افزون بر این، پنجره ها در کنار انتقال نور روز، گرمای خورشید را نیز منتقل می کنند. در فصول سرد سال، این دریافت حرارت مطلوب است و موجب کاهش بار گرمایشی می شود. برعکس، در دوره ی گرم سال، ورود تابش خورشید موجب افزایش دمای اتاق و به تبع آن افزایش بار سرمایش فضا می شود؛ اما در صورتی که با استفاده از تمهیداتی جلوی ورود تابش گرمایی خورشید گرفته شود، صرفه جویی قابل توجهی نیز در این بخش رخ خواهد داد (Leslie, 2003).

 نور روز و فواید زیست محیطی

ساختمان ها همچنین عامل انتشار درصد زیادی از گازهای گلخانه ای به شمار می روند که علت آن هم مصرف الکتریسیته ی تولیدی از نیروگاه های استفاده کننده از سوخت های فسیلی است. منابع روشنایی مصنوعی از بزرگترین مصرف کنندگان انرژی الکتریکی هستند و از مهم ترین عوامل تولید گازهای گلخانه ای مرتبط با انرژی به شمار می روند. استفاده از منابع طبیعی، مانند نور روز، از طریق تعبیه ی پنجره در نما و سقف ساختمان ها، وابستگی به سوخت های فسیلی و به تبع آن تولید گازهای گلخانه ای را کاهش می دهد. صرفه جویی در انرژی الکتریکی همچنین به کاهش تولید برق که با باران های اسیدی، آلودگی هوا و گرمایش زمین مرتبط است، منجر می شود (Leslie, 2003).

اثر استفاده از نور روز بر صرفه جویی انرژی به خصوص در بخش های روشنایی و سرمایش می تواند مقدار قابل توجهی باشد. این صرفه جویی ها با کاهش تولید گازهای گلخانه ای به حفظ محیط زیست نیز کمک شایانی خواهد کرد. همان طور که پیش تر اشاره شد، ابعاد پوسته ی شفاف ساختمان و نوع مصالح به کار رفته در آن می تواند بر مصرف انرژی در هر یک از سه بخش سرمایش، گرمایش و روشنایی تاثیر بگذارد به طوری که افزایش سطح نورگیر موجب کاهش بار روشنایی، افزایش بار سرمایشی (به سبب دریافت ناخواسته حرارت خورشیدی) و افزایش بار گرمایی (به سبب اتلاف حرارت ناخواسته از ساختمان) بشود؛ بنابراین لازم است که طراحی این جداره ها به گونه ای انجام شود که مصرف انرژی به بهینه ترین حالت ممکن برسد.

___________________________________________________________
1- Switching patterns
2- Switch-off occupancy sensor

 منابع

Andersen, A., Duer, K., Foldbjerg, P., Roy, N., Christoffersen, J., Asmussen, T. F., . . . Hansen, F. (2014). Daylight, Energy and Indoor Climate Basic Book. VELUX Knowledge Centre for Daylight, Energy and Indoor Climate (DEIC).

D&R International, L. (2011). 2011 Buildings Energy Data Book. U.S. Department of Energy. Retrieved from U.S. Energy Information Administration.

Galasiu, A. D., Newsham, G. R., Suvagau, C., & Sander, D. M. (2007). Energy-saving lighting control systems for open-plan offices: A field study. LEUKOS – Journal of Illuminating Engineering Society of North America.

Hampton, R., Okpala, A., Perez-Reyes, M., Roycroft, D., & Sowards, S. (2017, August 11). Fact Sheet – Energy Efficiency Standards for Appliances, Lighting and Equipment (2017). Retrieved from Environmental and Energy Study Institute (EESI): www.eesi.org

Leslie, R. P. (2003). Capturing the daylight dividend in buildings: Why and how? Building and Environment.

Mardaljevic, J. (2013). Daylight, Indoor Illumination indoor illumination , and Human Behavior. Sustainable Built Environments.